Matlab辅助DSP设计FIR数字滤波器

　　l 引 言

　　随着信息技术和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术在众多领域得到广泛应用。数字滤波器由于其精度高、稳定性好、使用灵活等优点，广泛应用在各种数字信号处理领域。数字滤波器根据冲击响应函数的时域特性，可以分为FIR(有限长冲击响应滤波器)和IIR(无限长冲击响应滤波器)。FIR滤波器与IIR滤波器相比，具有严格的线性相位，幅度特性可任意等优点。而且，FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，故一定是稳定的，他又可以用快速傅里叶变换(FFT)算法来实现过滤信号，可大大提高运算效率。

　　Matlab辅助DSP开发实现的关键是建立Matlab与DSF 间的连接。以往一般是由开发工具CCS把DSP中间结果先保存，再调入Matlab工作空间与：Matlab仿真中间结果比较，以此发现DSP程序的不足，这需要反复操作，比较麻烦。Math Works公司和TI公司共同开发的.Matlab Link for CCS开发工具(CCSLink)，实现了在.Matlab，TICCS开发环境和DSP硬件问的双向连接，开发者可以利用Matlab强大的数据处理、分析、可视化功能来处理CCS和目标DSP中的数据，可以大大简化DSP软件开发的分析、调试和验证过程，缩短软件开发周期。

　　2 Matlab与CCS及目标DSP间的连接

　　Matlab可通过3种方式与CCS、目标DSP进行连接、数据交换。CCSLink提供了3种连接对象：

　　与CCS的连接对象 可从Matlab命令窗运行CCS中的应用程序，向目标DSP的存贮器、寄存器读出/写人数据，检查DSP状态，开始/停止目标DSP中运行的程序。

　　与RTDX(实时数据交换)的连接对象 使Matlab与目标DSP直接通信，Matlab可以实时地向目标DSP取出/发送数据，并不停止DSP中正在执行的程序。

　　嵌入式对象 在Matlab环境中创建，该对象可代表嵌入在目标C程序中的变量，由其可以直接对嵌入在目标DSP存贮器/寄存器中的变量进行操作。

　　下面利用Matlab与CCS及目标DSP的连接利用Matlab辅助DSP实现一个低通FIR数字滤波器并把实现的滤波结果和Matlab中仿真的滤波结果进行比较。

　　3 Matlab辅助DSP实现FIR过程

　　Matlab辅助DSP实现FIR，其总体过程为在DSP中编写处理程序;在Matlab中利用滤波器设计、分析工具(FDATool)，根据指定的滤波器性能快速设计一个FIR，然后把滤波器系数以头文件形式导人CCS中，头文件中含滤波器阶数和系数数组，在Matlab中调试、运行DSP程序并显示、分析处理后的数据。使用该方法，便于采用C语言来实现程序。头文件名不变，当Matlab中设计的滤波器系数改变时，相应头文件中系数也改变，方便了程序调试、仿真。

　　3.1在CCS中编写处理程序

　　在CCS IDE中建立fir.pjt工程，用C语言编写处理主程序fir.c，利用汇编语言文件，来定义中断服务程序。另外根据板上的存储器配置方式，编写存储器配置文件(.cmd文件)，编译、链接，生成可执行文件(fir.out文件)，加载到目标DSP程序存储器中。

　　3.2利用FDATool设计FIR滤波器

　　FIR滤波器设计方法有很多种，利用Matlab中的FDATool(Filter Design & Analysis TOO1)来设计是经常被使用到的一种。FDATool是通过指定滤波器的性能指标来快速设计FIR或者IIR滤波器，他是一种图形设计界面。

　　指定FIR滤波器为低通滤波器(Lowpass)，指定阶数为30，采样频率F，为5 000 Hz，截止频率为400 Hz。打开FDATool界面(在Matlab命令窗输入fdat00l)，选FIR(Window)，用Hamming窗方法;菜单Edit->Convert Structure，选Direct Form FIR，即滤波器结构为直接I型;菜单Analysis用来选择不同的分析显示方式，如幅度响应、相位响应、脉冲响应、阶跃响应、滤波器系数等。指定完设计参数后单击按钮Design Filter，生成滤波器系数。FDATool界面如图1所示。

　　把生成的滤波器系数传到目标DSP中有两种方式，一种把滤波器系数输入到一个C头文件，在所建工程中添加该C头文件，另一种直接把生成的滤波器系数加到DSP存贮器中。本文采用第一种方法。